POL02: La séparation de molécules polymères

Le plus souvent, un polymère est constitué d’une collection de macromolécules caractérisées par l’incorporation d’un nombre différent de constituants (monomères).
Il s’agit par conséquent d’un mélange très hétérogène qui peut être séparé en diverses fractions. Pour ce faire, on dispose de différentes techniques.
Sur les illustrations POL 02-a, b, on illustre la séparation par chromatographie de perméation sur gel (GPC). A cet effet, on prélève un échantillon constitué par trois sortes de molécules polymères de différentes grandeurs et on les représente sous la forme de particules sphériques comme indiqué dans le schéma (A) de POL 01 (2).

Le procédé GPC se base sur l’utilisation d’une colonne garnie avec des perles de gel poreuses (par exemple du polystyrène fortement réticulé) dans lesquelles sont présents de petits canaux de diverses dimensions. Ces petits canaux ou ces pores forment un volume libre à travers lequel les molécules polymères peuvent circuler. Les macromolécules plus petites traversent sans problème ces petits canaux et parcourent une plus grande distance avant d’atteindre le bas de la colonne (ligne rouge en pointillé sur l'illustration POL 02-a; t1). Les macromolécules de grandeur moyenne éprouvent un peu plus de difficulté à parvenir dans tous les petits canaux, choisissent les petits canaux les plus larges et se retrouvent plus rapidement au bas de la colonne (ligne6verte en pointillé sur l'illustration POL 02-a; t2).
Enfin, les macromolécules plus grandes n’aboutissent pas dans les petits canaux et cheminent à travers l’espace libre ménagé entre les perles de gel et aboutissent les premières au bas de la colonne (ligne bleue en pointillé sur l'illustration POL 02-a; t3).
Pour procéder à la séparation, on dissout les molécules polymères dans un solvant approprié et on amène cette solution en haut de la colonne. Ensuite, on entame l’élution des molécules polymères avec le même solvant. On récupère les diverses fractions en bas de la colonne après différents temps de rétention. Le temps de rétention le plus long correspond aux petites molécules polymères (POL 02-b).
On dispose alors de trois fractions que l’on peut destiner à des études différentes.
Un échantillon de quelques milligrammes suffit pour obtenir une séparation dans un laps de temps de 2 à 4 heures.